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鈦在家用汽車及軍用戰車中的應用

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦設備,鈦合金,鈦絲 發布時間:2014-9-3 14:08:37
由于是一種輕質高強、耐蝕性好、高低溫寬適應范圍、髙彈性等性能優良的材料,應用于汽車上可起到減重、節能、減振、降噪、減污、延壽,提髙汽車安全性和舒適度,是實現汽車輕童化的理想材料。早在20多年前,賽車發動機就使用鈦閥和鈦連桿以減輕重量,從而降低轉矩和功率輸出,改善了有關部件偏轉等性能,同時可通過加人Nb和Si提高抗氧化性、抗蠕變性,在500X:左右的條件下其強度高于常用合金,在意大利的法拉利超級汽車上V12發動機采用了鈦合金制的發動機連桿,使其速度在3.9s內可達100km/h。排氣系統使用鈦,可避免含硫的排放廢氣的腐蝕,而重量只有傳統材料的60%,同時加強了加速能力和具有較短的制動距離。
    研究表明,鈦及鈦合金的應用有利于減輕汽車重量,降低摩擦損失和空氣阻力,改善發動機燃燒狀態,提高性能,從而節油2%-3%,降低噪聲5%-10%。目前汽車零件中已被認定可用鈦替代的鐵基零件主要有:發動機中的吸氣連桿、軸、閥彈簧、擋圈等;排放系統中的吸氣閥和排氣閥等,這些零件比傳統鐵基零件重量減輕30%-70%,現在鈦零件在汽車上的應用領域正日益擴大,可見汽車用鈦是一個非常具有吸引力的潛在的龐大市場。

磁懸浮列車是一種利用磁極排斥力和吸引力運行的高科技交通工具。簡單地說,排斥力使列車懸起來,吸引力讓列車開動。磁懸浮列車上裝有超導磁鐵,鈮鈦合金是制作超導磁鐵的主要材料。
1979年12月,日本國鐵成功地試驗了時速512km的世界高速的懸浮高速列車,在2003年末達到世界最高速度581km/h。在實用化開始之際,東京到大阪之間運行時間在一個小時之內。超導磁懸浮超髙速列車的底部與飛機的起落架相似,要求輕量、高強度,所以采用了鈦合金的零部件。這種磁懸浮列車有下述特征:①懸浮高度達100mm以上,因而容易保證與地面間距離的精度,也容易維護管理;②不需要支持及索引的電力,節能;③沒有噪聲、振動和空氣污染,因此公害很小。

20世紀90年代美國Ml主戰坦克和M2戰車大量用鈦合金代替乳制均質裝甲鋼(RHA)。在MlA2主戰坦克上共改進7個部件:回轉炮塔板;核戰、生物和化學武器對抗系統護蓋;炮手主瞄準具罩》發動機頂蓋,炮塔樞軸架;指揮艙蓋和車長熱成像觀察儀罩。整輛坦克用裝甲鋼時質量為1591kg,改用鈦合金部件后為1116kg,減輕475kg。在M2戰車上鈦主要用于指揮艙蓋和頂部攻擊裝甲的改進。現在已用Ti-6A1-4V合金代替原來的鍛造鋁合金。指揮艙蓋要用100-127mm厚的鈦板加工而成,1997年第一批改裝了580輛。戰車改裝頂部攻擊裝甲用80mm厚的鈦板,改用鈦合金材料后減輕35%。美國陸軍首次戰車改進,應用低成本電子束冷床爐熔煉Ti-6A1-4V鈦合金的部件,此外還開發了低成本的鈦合金Ti-6A1-1.7Fe-0.ISi(Timetal62S),美國20世紀50年代開始進行了一系列試驗和研制,為了減輕裝甲車的質量,提高機動性和抗彈性能,美國水城兵工廠針對鈦合金的抗槍彈和穿甲彈性能及焊接工藝進行了試驗,確定鈦合金是一種良好的裝甲材料。為了得到與鋼相同的防彈性能,鈦裝甲要比鋼裝甲厚25%,但相應的鈦裝甲的質量要比鋼輕25%。

此外,還用鈦合金制造坦克的其他零件如主動軸、懸掛臂、拖桿、扭力軸、前輪輻等,用這些零件組裝的坦克減輕了重量。用Ti-4Al-4Mn鈦合金制造的坦克主動軸已經進行了9654km的跑車試驗,包括制動試驗,情況良好。用Ti-6A1-4V鈦合金鍛造的T109型坦克鈦合金履帶,包括履帶板、中心導塊、中心導塊的邊和鏈等。鈦合金履帶板和橡膠的粘接性能比鋼的好,而質量比鋼制的輕40%。
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